[發明專利]一種流域大尺度計算海量網格的編碼方法

有效

• 申請號: 201711331159.1
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108090164B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 張萬順;萬晶;彭虹;王永桂
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

1.一種流域大尺度計算海量網格的編碼方法，其特征在于，包括：

步驟1，對研究范圍內的河道關系進行識別，劃分出河道的主干支流、并依據河道的長度對河道進行分段處理和編號，本步驟具體為：

步驟1-1，流域水系體結構和邊界的識別：應用流域的DEM數據，提取流域水系，獲得流域水系結構層，識別水系結構層中的流域邊界范圍層；

步驟1-2，水系河道的分段編碼：在水系邊界范圍層中找出需要計算的河道，按照主干支流的入匯相交關系，從上游到下游，將河道分為不同編號的河段；其中，主干河道的干支流河網從上游到下游，以主干支流河道的入匯交點為節點；干流河道按照從上游到下游的順序依次編號，節點處，按照支流河道從入匯交點到支流的上游邊界，從下游到上游的順序依次編號；支流的干支流編號規則參照主干河道的干支流編號規則；

步驟1-3，以河段的主流流向為依據進行分塊河段走向的編碼，所述分塊河段走向的編碼規則為：當河段主流水流方向沿著I方向增大則河段類型為n₁，沿著I方向減小則河段類型為n₂，河段主流水流方向沿著J方向增大則河段類型為n₃，沿著J方向減少則河段類型為n₄，河段為干支流的交匯段則河段類型為n₅，其中n₁，n₂，n₃，n₄，n₅分別取互不相等的整數；

步驟1-4，按照分塊河段的相鄰關系為依據進行分塊河段相對位置的編碼，所述分塊河段相對位置的編碼規則為：在WGS84/UTM zone49N坐標系中，當河段在相鄰河段的左邊則河段類型為m₁，當河段在相鄰河段的右邊則河段類型為m₂，當河段在相鄰河段的下方則河段類型為m₃，當河段在相鄰河段的上方則河段類型為m₄，若不存在相鄰河段，則為m₅，其中m₁，m₂，m₃，m₄，m₅分別取互不相等的整數；

步驟1-5，按照分塊河段邊界邊的空間關系為依據進行分塊河段邊界邊的編碼，所述分塊河段邊界邊的編碼規則為：分塊河段左邊界邊的類型為k₁，分塊河段右邊界邊的類型為k₂，分塊河段下邊界邊的類型k₃，分塊河段上邊界邊的類型k₄，若不存在相鄰邊界邊，則為k₅，其中k₁，k₂，k₃，k₄，k₅分別取互不相等的整數；

步驟2，利用網格繪制工具，按河段分別繪制流域范圍內不同區段的二維網格，得到每個河段的二維網格編碼，所繪制的網格信息包括網格編碼(i，j)和WGS84/UTM zone 49N坐標系的網格坐標(x,y)，并將河道地形高程通過插值計算賦值給網格點，得到每個網格點的高程值z；

步驟3，將河段的二維網格進行統一編碼，得到全河道的二維網格編碼(I，J)，所述步驟3中對河段的二維網格進行統一編碼，得到全河道的二維網格編碼(I，J)包括：I方向的統一編碼，以干流河段從上游到下游，依次檢索I，每跨過一個I，整體I增加1，直至河道的最下游邊界為止；J方向的統一編碼，根據河段關系，找出所有河段中相對位置的編碼為m₃與m₄的所有河段，確定河段相對位置的編碼為m₃和m₄的所有河段的最小J和最大J所在的河段；以編碼為m₃的最小J為整體河道的最小J＝1，以編碼為m₄的最大J為整體河道的最大J＝JM，從編碼為m₃的最小J所在的河段J＝1開始，沿著J方向向上搜索，每跨過一個J，則整體J增加1，直至搜索到編碼為m₄的最大J所在的河段為止；

步驟4，根據不同河段之間的相鄰關系、河段走向及河段范圍，對河段二維網格進行統一的一維編號，實現所有分開網格的統一整編，所述步驟4河道二維網格的一維化編碼包括以下步驟：

步驟4-1，整編二維網格的一維化：按照二維化的整體網格編號和MFS值，對二維網格進行一維化整編；當河段走向類型為n₁和n₅時，以二維化的整體網格的起點(1,1)為掃描起點，首先確定i方向不變，從j＝1開始沿著j方向掃描，若掃描的網格MFS＝1，則整體編號加1，網格編號以1為步長逐漸遞增；當掃描到j的最大位置JM時，掃描起點調到i＝2，j＝1處，繼續沿著j方向掃描，當掃描到網格MFS＝1時，網格編號在之前的基礎上繼續以1為步長遞增，依此類推，直到完成到對IM的掃描為止；當河段走向的類型為n₃時，以二維化的整體網格的起點(1,1)為掃描起點，首先確定j方向不變，從i＝1開始沿著i方向掃描，若掃描的網格MFS＝1，則整體編號加1，網格編號以1為步長逐漸遞增；當掃描到i的最大位置IM時，掃描起點調到j＝2，i＝1處，繼續沿著i方向掃描，當掃描到網格MFS＝1時，網格編號在之前的基礎上繼續以1為步長遞增，依此類推，直到完成到對JM的掃描為止；當河段走向的類型為n₂時，以二維化的整體網格的起點(IM,1)為掃描起點，首先確定i方向不變，從j＝1開始沿著j方向掃描，若掃描的網格MFS＝1，則整體編號加1，網格編號以1為步長逐漸遞增；當掃描到j的最大位置JM時，掃描起點調到i＝IM-1，j＝1處，繼續沿著j方向掃描，當掃描到的網格MFS＝1時，網格編號在之前的基礎上繼續以1為步長遞增，依此類推，直到完成到對I＝1的掃描為止；當河段走向的類型為n₄時，以二維化的整體網格的起點(IM,JM)為掃描起點，首先確定j方向不變，從i＝IM開始沿著i方向掃描，若掃描的網格MFS＝1，則整體編號加1，網格編號以1為步長逐漸遞增；當掃描到i＝1時，掃描起點調到j＝JM-1，i＝IM處，繼續沿著i方向掃描，當掃描到的網格MFS＝1時，網格編號在之前的基礎上繼續以1為步長遞增，依此類推，直到完成到對J＝1的掃描為止；

步驟4-2，建立一維網格關系表：基于二維網格的相互關系，在一維化整編的過程中，建立一維化網格關系；一維網格編號(ij)對應二維網格中的i和j；與相鄰一維網格(ij)的4個網格的編碼規則為：當網格在一維網格(ij)的左邊則網格類型為ij1，當網格在一維網格(ij)的右邊則網格類型為ij2，當網格在一維網格(ij)的下方則網格類型為ij3，當網格在一維網格(ij)的上方則網格類型為ij4；其中，ij1為二維網格(i-1，j)的一維網格編號；ij2為二維網格(i+1，j)的一維網格編號；ij3為二維網格(i，j-1)的一維網格編號；ij4為二維網格(i，j+1)的一維網格編號；若不存在相鄰網格，則為0。

2.根據權利要求1所述的流域大尺度計算海量網格的編碼方法，其特征在于，所述步驟2中各個河段二維網格的繪制方法為：河段的二維網格沿著主流方向為i方向，垂直主流方向為j方向，i沿河段上游至下游增大，j沿河段右岸至左岸增大，河段上游邊界右岸的第一個網格編號為(1,1)；分別沿i、j方向，采用(i,j)對其他網格依次連續編號；計算干濕網格判斷變量MFS，若x*y*z不為0，表示網格為河道內網格，則設定MFS＝1；否則MFS＝0。